ДОРОГА / СТРОИТЕЛЬСТВО / ПРОЕКТИРОВАНИЕ / БОЛОТО / ТОРФ / АГРЕССИВНАЯ СРЕДА / ГЕОТЕКСТИЛЬ / ГЕОШПУНТЫ / БЕТОН / АСФАЛЬТОБЕТОН / ПОДПОРНЫЕ СТЕНКИ / АРМОГРУНТ / ROAD / CONSTRUCTION / DESIGN / SWAMP / PEAT / AGGRESSIVE ENVIRONMENT / GEOTEXTILES / GEO-PILES / CONCRETE / ASPHALT CONCRETE / RETAINING WALLS / ARMORED GROUND
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Войтов М.А., Никольцев П.К., Бестаев В.И., Жирнов К.Ф., Комраков Ю.В.
Зачастую, при строительстве автомобильных дорог в болотистой местности возникают трудности, вытекающие из неблагоприятных условий, данного биома. Это становится серьезной проблемой как на этапе проектирования , так и на этапе строительства . Для того чтобы дорога простояла отведенный ей проектом срок, проектировщики и строители часто прибегают к нестандартным решениям, решениям которые редко применяются в других условиях. В данной статье будут рассмотрены некоторые из них, получившие наибольшее распространение, ввиду своей надежности и эффективности.
Системы автоматического нивелирования Trimble 3D в дорожном строительстве: установка и работа
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Войтов М.А., Никольцев П.К., Бестаев В.И., Жирнов К.Ф., Комраков Ю.В.
Повышение эксплуатационных параметров земляного полотна с использованием геоматериалов в условиях Вьетнама
Использование геосинтетических материалов при строительстве земляных сооружений различного назначения
Особенности гидравлических характеристик геотекстильных материалов, применяемых в конструкциях лесовозных дорог
Modern methods of building roads in marshy areas
Often, during the construction of roads in a swampy area, difficulties arise from the adverse conditions of this biome. This becomes a serious problem both at the design stage and at the construction stage. In order for the road to stand the time allotted to it by the project, designers and builders often resort to non-standard solutions, solutions that are rarely used in other conditions. This article will discuss some of them that are most widely used, due to their reliability and effectiveness.
Текст научной работы на тему «Современные методы строительства автомобильных дорог в болотистой местности»
Современные методы строительства автомобильных дорог в болотистой
П.К. Никольцев, М.А. Войтов, В.И. Бестаев, К.Ф. Жирнов, Ю.В. Комраков Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону
Аннотация: Зачастую, при строительстве автомобильных дорог в болотистой местности возникают трудности, вытекающие из неблагоприятных условий данного биома. Это становится серьезной проблемой как на этапе проектирования, так и на этапе строительства. Для того, чтобы дорога простояла отведенный ей проектом срок, проектировщики и строители часто прибегают к нестандартным решениям, которые редко применяются в других условиях. В данной статье будут рассмотрены некоторые из них, получившие наибольшее распространение, ввиду своей надежности и эффективности. Ключевые слова: дорога, строительство, проектирование, болото, торф, агрессивная среда, геотекстиль, геошпунты, бетон, асфальтобетон, подпорные стенки, армогрунт.
Дороги на геотекстилях
Строительство дорог в России затруднено множеством факторов: разнообразие климатических поясов, большая площадь дорожного покрытия (вследствие чего, на поддержание дорожной отрасли невозможно выделить достаточное количество материальных средств и ресурсов), огромное количество регионов, в которых не всегда достаточно необходимых материалов для строительства. В связи с этим строительство осложнено изначально, без дополнительных условий, усложняющих возведение качественной дорожной конструкции. Под гнетом этих факторов, любое вмешательство дополнительных агрессивных условий значительно повышает стоимость строительства дорог. Одним из таких факторов является строительство в заболоченной местности или строительство дорог, пересекающих болота.
срока эксплуатации. Также не стоит забывать о том, что в последние годы значительно увеличились темпы промышленного и сельскохозяйственного производства, что привело к резкому увеличению парка автотранспортных средств, объемов грузовых и пассажирских перевозок автотранспортом. [1] Общеизвестен факт, что большая часть территории Российской Федерации расположена в условиях вечной мерзлоты, вследствие чего можно говорить об актуальности использования ресурсов и богатств данных территорий для эффективного социально-экономического развития нашей страны[2]. Дело в том, что значительная часть территории с вечномерзлыми грунтами, а именно Восточная Сибирь, покрыта тонким слоем промерзания, который оттаивает, позволяя растениям набирать влагу, и они образуют еще один тип местности — тайгу, в которой также очень распространены участки заболачивания, вследствие отсутствия путей отхода воды и ее скапливания на поверхности в недостаточном для образования озера количестве.
2. Основные проблемы при строительстве дорог в болотистой местности
Основными проблемами строительства в такой местности являются: — Морозное пучение грунта. Болота появляются в местах скопления избыточной влаги, которую не успевает или просто не может профильтровать почва, отводя ее на уровень грунтовых вод. Это места, у которых в основе насыпи лежат такие грунты, как суглинок и глина, то есть связные грунты. Вследствие этого избыточная влага попадает в тело насыпи и после цикла заморозки происходит эффект морозного пучения, то есть расширения влаги внутри тела насыпи при застывании. После разморозки уплотненный грунт начинает терять свою прочность, так как вода возвращает себе исходный объем, и пустоты, оставленные после ее расширения, начинают разрушать насыпь, позволяя грунту осыпаться.
— Слабое основание в виде торфа. Слабое основание — это грунт, у которого низкие показатели физико-механических свойств относительно других грунтов. Им присущи избыточная увлажненность, высокая сжимаемость и низкая несущая способность.
— Разрушение краевых зон насыпи размывом. Вследствие этого явления к концу ремонтного срока дорога теряет свои первоначальные геометрические характеристики. Это ведет к серьезному подорожанию ремонтных работ, ввиду больших объемов земляных и укрепительных работ.
— Сложный проезд техники во время строительных работ и сложное обустройство временной дороги. Это очень сильно замедляет срок строительства и иногда вынуждает перекрывать участок дороги, что негативно сказывается на объездной дороге, где значительно возрастает интенсивность движения.
— Агрессивная среда болотной воды, негативно влияющая на все металлические, бетонные и асфальтобетонные элементы дорожной одежды.
— Отрицательное влияние оказывают периодические изменения температуры и вызываемое ими изменение фазового состояния воды [3].
Чаще всего болото является условием строительства, но иногда оно формируется из-за неправильного строительства и халатного отношения к отводу воды с участка строительства. Чтобы этого избежать, необходимо устройство испарительных бассейнов.
3. Использование геосинтетических материалов.
Геосинтетические материалы используются в разных областях — от строительства в условиях слабых оснований, защиты и армирования откосов до создания прослоек различного назначения в дорожных конструкциях, а также при проведении мелиоративных мероприятий [5].
Дорожное строительство связано с большими затратами труда и денежных средств, для экономии которых необходимы наиболее прогрессивные методы строительства, ускоренные темпы сооружения автомобильных дорог, высокое качество работ, прочность и долговечность дорожных конструкций. Одним из путей снижения стоимости и ускорения темпов строительства автомобильных дорог является широкое применение местных дорожно-строительных материалов, в первую очередь грунтов, находящихся в непосредственной близости к месту проведения работ [1].
На сегодняшний день существует различные системы, позволяющие обеспечить постоянный устойчивый дренаж в основании искусственных сооружений. Одним из современных подходов является применение геосинтетических материалов в дренажных системах, что позволяет значительно сократить затраты при строительстве [6]. Также на основе опыта, проведенного А.В. Мащенко и А.Б. Пономаревым [7], можно сделать вывод, что геосинтетические материалы не теряют свойства при циклах замерзания — оттаивания, и, что немаловажно, улучшают свойства деформационных характеристик грунтов.
1) Использование геотекстиля, тканного и термоскрепленного, используется для армирования слабых болотных оснований. Усиление насыпи происходит за счет обратного изгибания геотекстиля вне зоны нагрузки, благодаря чему происходит распределение давления и отвод излишнего напряжения. Такая конструкция увеличивает несущую способность слабого грунта. Также
геотекстиль в зависимости от типа способен улучшать дренирующие и фильтрующие свойства.
2) Геосетки и георешетки — это плоские структуры, состоящие из ячеек более 10 мм и соединенные в жестких узловых точках, благодаря чему распределение нагрузки происходит более равномерно.
Расчет размера ячеек производится по формуле: (D+d)/2
Б — Максимальный размер фракционного дренирующего материала (щебня, гравия),
d — минимальный размер фракционного дренирующего материала, А — диагональный размер ячеек георешетки.
3) Укрепление откосов насыпи методом армирования грунтов. В условиях современного строительства, когда нагрузки растут, а строительство осуществляется строго на определенной территории, где мы не всегда можем обнаружить благоприятные грунтовые условия, улучшение физико-механических свойств грунтов является весьма важной задачей.
Также благодаря введению в грунт армирующих элементов достигается значительный экономический эффект за счет снижения затрат на доставку материалов, существенного уменьшения объемов земляных работ [8]. Для укрепления откосов насыпи используются геосинтетические материалы, которые послойно горизонтально выкладываются попеременно с грунтом. В следствие этого геосинтетика воспринимает растягивающие напряжения, чтобы предотвратить оползание откоса и нарушения геометрических нормативных параметров автомобильной дороги. Ключевым моментом этого метода является выбор типа геосинтетического материала, который должен иметь низкую склонность к ползучести, так как чаще всего откосы принимают статическое напряжение веса насыпи, а динамические нагрузки от движущегося потока уходят на второй план. Расчеты таких насыпей
рекомендуется выполнять в программных комплексах ГЕО5 МКЭ, Phase 2, MIDAS GTS, Plaxis т.д.
4. Монолитные конструкции
В некоторых случаях армирование стенок геотекстилем недостаточно. Тогда на помощь приходят подпорные стенки, позволяющие возводить насыпи с более крутыми откосами, вплоть до вертикальных стенок. Высота таких подпорных стенок определяется необходимостью по проектным решениям, а глубина фундамента определяется расчетом, в зависимости от грунта, высоты насыпи и других факторов.
Конструкции бывают разными, начиная от обычного заложения каменных материалов и укрепления их цементом, до сложных конструкций, состоящих из бетона высокой прочности и геошпунтов, служащих изначально в качестве водоотводящей опалубки, а в дальнейшем становятся элементом всей конструкции. Укрепленные цементом грунты допускается применять для устройства покрытий со слоем износа или оснований дорожных одежд. При этом под действием подвижной нагрузки в цементогрунтовом слое возникают напряжения сжатия и растяжения при изгибе, которые по величине меньше соответствующих пределов сопротивления цементогрунта и, следовательно, не могут быть основной причиной его разрушения [9].
В последнее время набирают популярность геошпунты из полимерных материалов, что существенно понижает стоимость строительства подпорных монолитных стенок, ввиду простоты установки, легкости материала и высокого сопротивления агрессивным средам, что немаловажно в условиях болот. Геошпунты устанавливаются в два ряда вдоль подтапливаемой территории на глубину, способную остановить грунтовое капиллярное течение воды под насыпью, заклинивающимися замками. После чего места стыков смазывают водоотталкивающим материалом (прим. мастикой). Дальше их скрепляют стяжками и заливается бетон. Полимерные шпунты не
дают попасть влаге внутрь насыпи и также оберегают бетон от выщелачивания и продлевают срок его службы. Ширина такой стенки также подбирается с помощью расчета.
Расчеты рекомендуется вести с высокой точностью в программных комплексах по типу SCAD, LIRA и т.д.
С методикой расчета вам может помочь ОДМ 218.2.027-2012 «Методические рекомендации по расчёту и проектированию армогрунтовых подпорных стен на автомобильных дорогах».
5. Строительство насыпи в обойме. Данный метод используется, если укрепление насыпи на торфяном основании с помощью геотекстиля недостаточно и необходимо его удаление, с целью постановки насыпи на основание, лежащее на минеральном дне болота.
Болота в таком случае целесообразно пересекать в наиболее узком и мелком месте; при пересечении сплавинных болот следует избегать положения трасы по крутым склонам водоема, где возможно сползание земляного полотна. Необходимо внимательно изучать гидрологический режим болот, пересекаемых автомобильными дорогами. Насыпь, прорезающая торф или уплотнившая его своим весом, создает препятствие проходу воды и может вызвать накопление воды с верхней стороны и активизировать процессы заболачивания.
Суть метода заключается в следующем: при строительстве насыпи производится выемка, в которую в качестве основания укладывается дренирующий материал, позволяющий влаге болота беспрепятственно просачиваться. Чтобы грунт земляного полотна не проник в обойму, чаще всего их разделяют геосинтетическим материалом, для предотвращения осадки насыпи вследствие разности фракционного состава дренирующего
материала и материала земляного полотна. Тип насыпи в таком случае определяется, исходя из типа болота и высоты необходимой насыпи. Земляное полотно на болотах проектируется таким образом, чтобы возвышение низа дорожной одежды над поверхностью болота удовлетворяло требованиям к местам с длительным стоянием поверхностных вод [10].
1. Кочерга В.Г., Зырянов В.В., Ланко А.В. Применение гидрофобизированных цементогрунтов в нижних слоях дорожной одежды. Инженерный вестник Дона, 2012, №2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/853
2. Охлопкова Т.В., Гурьянова Г.Р., Плотников А.А. Строительство и проектирование зданий и сооружений в условиях вечной мерзлоты. Инженерный вестник Дона, 2018, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5258
3. Кострико М.Т. Вопросы гидрофобизации грунтов. — Л.ВАТТ, 1957 -91 с.
4. Bone B.D. Review of scientific literature on the use of stabilisation/solidification for the treatment of contaminated soil, solid waste and sludges. — UK: Environment Agency, 2004. — 343 p.
5. Yun Zhou Geosynthetic Engineering: Geotextile Filters, Federal Highway Administration, Washington D.C., April 1998, 73 p.
6. Мухамеджанов Г., Пудов Ю. Выбор геотекстиля. Рекомендации проектировщикам. Технический текстиль. 2002. № 3. — с.9.
8. Могилевич В.М., Щербакова Р.П., Тюменцева О.В. Дорожные одежды из цементогрунта. — М.: Транспорт, 1972. — 215 с.
9. Евгеньев И.Е., Казарновский В.Д. Земляное полотно автомобильных дорог на слабых грунтах. М.: Транспорт, 1976. 270 с.
10. Пономарев А.Б., Офрихтер В.Г. Анализ и проблемы исследований геосинтетических материалов в России. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. — 2013. — № 2. — с. 68-73.
1. Kocherga V.G., Zyryanov V.V., Lanko A.V. Inzhenernyj vestnik Dona, 2012, №2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/853
2. Oxlopkova T.V., Guryanova G.R., Plotnikov A.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2018, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5258
3. Kostriko M.T. Voprosy’ gidrofobizacii gruntov. [Issues of hydrophobization of soils.] L. WATT, 1957. 91 p.
4. Bone B.D. Review of scientific literature on the use of stabilisation/solidification for the treatment of contaminated soil, solid waste and sludges. UK: Environment Agency, 2004. 343 p.
5. Yun Zhou Geosynthetic Engineering: Geotextile Filters, Federal Highway Administration, Washington D.C., April 1998, 73 p.
6. Muxamedzhanov G., Pudov Yu. Texnicheskij tekstiF. 2002. № 3. 9 p.
8. Mogilevich V.M., Shherbakova R.P., Tyumenceva O.V. Dorozhnye odezhdy’ iz cementogrunta. [Cement ground pavement]. M.: Transport, 1972. 215 p.
9. Evgen ev I.E., Kazarnovskij V.D. Zemlyanoe polotno avtomobil ny x dorog na slabyx gruntax. [Subgrade road on soft soils.] M.: Transport, 1976. 270 p.
10.Ponomarev A.B., Ofrixter V.G. Vestnik Permskogo nacional’nogo issledovatel’skogo politekhnicheskogo universiteta. Stroitel’stvo i arhitektura. 2013. № 2. Pp.68-73.
Источник: cyberleninka.ru
Требования к грунтовой обойме
Грунтовая обойма (грунтовый конверт) — массив грунта, расположенный на некотором расстоянии от вершины свода МГТ до верха засыпки над трубой и в обе стороны от края поперечного сечения конструкции. Он предназначен для восприятия сжимающих напряжений от внешней нагрузки (рис. 2.58).
Прочность и жёсткость МГК обеспечивается за счёт взаимодействия стальной конструкции с хорошо уплотненной вокруг нее грунтовой обоймой. При этом огромную роль играют качество и объем грунта, который окружает МГК (рис. 2.59).
Грунтовая обойма, отсыпанная из дренирующего, хорошо послойно уплотнённого грунта специального состава, должна планомерно перераспределять давление на МГТ. Для этого грунтовая обойма водопропускных сооружений дополнительно армируется композитными комбинациями, например, геотекстилем или другими конструктивными элементами (геомембраны, бетонные и габионные упоры и др.) (рис. 2.60).
Грунтовая обойма формируется армированными слоями, толщина которых назначается по расчёту и составляет в среднем от 0,15 до 0,6 м в зависимости от используемых грунтоуплотняющих средств. Схема армирования во всех случаях определяется проектом (рис. 2.61 и 2.62).
Грунт вокруг тонкой гофрированной оболочки должен быть значительно плотнее, поэтому к его выбору следует подходить более тщательно. Параметры грунтовой обоймы в общем случае зависят от: воспринимаемой нагрузки; жесткости основания; высоты и материала насыпи земляного полотна; высоты засыпки над сооружением. Поэтому особое внимание при проектировании и строительстве СМГК должно уделяться как устройству грунтовой обоймы, так и расчету элементов гофрированных труб и болтовых соединений. Их расчёт и расчёт общей устойчивости формы сооружений должен производиться с учетом упругого отпора грунта.
Основным моментом устройства грунтовой обоймы вокруг металлической трубы являются: использование качественного материала, обеспечение качественной обратной засыпки и соответствующего уплотнения в соответствии с проектным решением; обеспечение проектной формы и ширины обратной засыпки; укладка слоев тонкими, ровными слоями (не более 200 мм) с уплотнением каждого слоя перед укладкой последующего. Засыпка МГТ осуществляется песчаными, супесчаными или суглинистыми грунтами послойно с тщательным уплотнением каждого слоя.
Материал обратной засыпки должен быть антикоррозийным, не содержать мерзлых комьев, корней, растительного покрова, мусора или органического материала. Опыт применения МГК показывает, что минимальная плотность засыпки должна быть не ниже 85. 90% природной плотности грунта. Однако для того, чтобы гарантировать расчетный срок службы МГК, рекомендуется минимальное значение — 95% плотности грунта ненарушенной структуры.
Грунтовая обойма без армирования устраивается на ширину не менее 4 м с каждой стороны трубы и высотой не менее 0,5. 1,0 м над сводом трубы (рис. 2.63). За пределами этих призм к отсыпке насыпи предъявляют требования, предусмотренные для земляного полотна.
Предельная высота насыпи ограничивается. Для типовых труб на автодорогах предельная высота устанавливается в зависимости от диаметра трубы, толщины гофрированных элементов и деформируемости грунта засыпки отдельно для труб под железными и автомобильными дорогами (табл. 2.8). Толщина засыпки над трубой на железных дорогах должна быть не менее 1,2 м.
Грунт засыпки при отсыпке горизонтальными слоями уплотняют пневматическими или электрическими трамбовками. Применение строительных машин (бульдозеры, катки, автомашины и пр.) в прилегающей к трубе зоне на расстоянии менее 3 м не допускается (рис. 2.64). Для недопущения механических повреждений антикоррозионного покрытия МГТ при её засыпке грунтом необходимо трубу обёртывать геотекстилём.
При строительстве многоочковых МГТ по отечественным нормам для удобства отсыпки и уплотнения грунта расстояние между звеньями труб при диаметре до 3 м составляет 1. 1,2 м, а при D>3 м — не менее 2 м. В зарубежной литературе приводятся несколько иные рекомендации (рис. 2.65). Грунтовая обойма в пространстве между звеньями армируется с устройством распорки из объемной георешетки. Мембраны в основании и над шелыгой сводов звеньев труб устраиваются без разрыва в промежутках между звеньями.
Для предотвращения вымывания частиц грунтовой обоймы, оголовки труб и откосы укрепляют габионными элементами, бетоном, георешётками, камнем и пр.
В основании МГТ в зависимости от вида грунта (рис. 2.66) под телом трубы обычно устраивается подготовка из гравийно-песчаной смеси толщиной не менее 0,4 м (на вечномерзлых грунтах — не менее 0,7 м). При слабых грунтах толщина подушки устанавливается расчетом с их заменой.
Источник: fccland.ru
Технология устройства в дорожных конструкциях прослоек из геосинтетических материалов
В статье приведены конструктивные решения дорожных конструкций с применением под низкими насыпями, в нулевых местах и выемках прослоек из геотекстильных материалов, разделяющих вышележащие песчаные слои и основания из пылеватых или глинистых грунтов. В статье рассматривается технология устройства разделительных прослоек и укладываемых по ним песчаных слоев.
Проведенные в 2011 г. на строящихся автомобильных дорогах опытно-технологические работы подтолкнули автора к написанию данной статьи с целью доведения полученного производственного опыта до широкой аудитории читателей-дорожников, занимающихся проектированием и строительством автомобильных дорог.
Условия применения разделительных прослоек
Разделительные прослойки применяют в нижней части невысоких насыпей, в нулевых местах и выемках, когда нижележащие грунты основания являются водонепроницаемыми (пылеватые и глинистые грунты), а также когда существует опасность смешения нижнего слоя насыпи или подстилающего (дренирующего) слоя дорожной одежды с грунтом основания в результате его переувлажнения или (и) выпирания из-под насыпи недостаточно прочного (слабого) грунта основания.
Данные прослойки рекомендуется устраивать из нетканых упрочненных иглопробиванием или термоскреплением геотекстильных полотен, имеющих поверхностную плотность не менее 300 г/м2. Значение поверхностной плотности геотекстильного полотна следует принимать в зависимости от характера разделяемых грунтовых сред. При разделении пылеватых песков, глинистых грунтов (в том числе повышенной влажности и переувлажненных) и нижних слоев насыпей из песчаных грунтов, а также подстилающих дренирующих песчаных слоев дорожной одежды в выемках и нулевых местах рекомендуется использовать нетканые материалы с поверхностной плотностью 350-400 г/м2 и более.
Разрывная нагрузка геотекстильных материалов должна быть не менее 5 кН/м, относительное удлинение — 70 -120%.
Полотно должно обладать фильтрующей и дренирующей способностью, так как наряду с функциями разделения прослойка должна отводить воду, попавшую на нее сверху через обочины и покрытие дорожной одежды, а также способностью к паро- и капилляропрерыванию грунтовой воды. То есть разделительная прослойка должна становиться барьером на пути капиллярной влаги, поднимающейся в тонкозернистом грунте земляного полотна на участках с близким залеганием грунтовых вод, а также парообразной влаги на участках с глубоким залеганием грунтовых вод при наличии водонепроницаемых для атмосферных осадков покрытий.
Рис. 1. Разделительная прослойка под низкой насыпью
Наличие в дорожной конструкции такой прослойки исключает переувлажнение глинистого грунта земляного полотна водой от атмосферных осадков, а также ограждает верхнюю, наиболее напряженную, часть конструкции от переувлажнения водой, поступающей снизу. Применение такой прослойки позволяет снизить толщину песчаного дренирующего слоя.
Использование геотекстиля между глинистым (пылеватым) грунтом земляного полотна и дренирующим слоем предотвращает также загрязнение последнего. Свободная вода, отжатая под действием транспорта в дренирующий слой, не заиливает его, что повышает срок службы дренирующего слоя и морозостойкость дорожной конструкции. Вода, попадающая в зону расположения прослойки, выводится с ее помощью на откос, осушая при этом дорожную конструкцию.
При применении разделительной прослойки из геотекстильного полотна возможно достижение и армирующего эффекта. Армирующий эффект геотекстильной прослойки достигается, во-первых, за счет ее собственной прочности и сопротивляе-мости растягивающим усилиям, во-вторых, прослойка, работая совместно с грунтом, способствует перераспределению напряжений, обеспечивая передачу напряжений с более загруженных зон на соседние недогруженные участки.
Армирующая способность во многом зависит от начальной упругости геотекстиля. Высокая упругость прослойки обеспечивает при сравнительно небольших деформациях грунта появление и рост напряжений в плоскости прослойки, таким образом включаются мембранный и перераспределяющий механизмы взаимодействия ее с грунтом.
Вопрос о целесообразности и эффективности использования прослойки из геосинтетического материала при строительстве, реконструкции или капитальном ремонте автомобильной дороги необходимо решать на основе технико-экономического сравнения традиционного и предлагаемого вариантов дорожных конструкций с обязательным учетом темпов производства работ, транспортных расходов, затрат на машины, механизмы и материалы, ожидаемых сроков службы дороги.
При этом следует учитывать получаемый в сопоставлении с традиционными решениями технический эффект, связанный с повышением надежности дорожных конструкций, качества строительства, долговечности, что не всегда может быть точно оценено. При строительстве и ремонте автомобильных дорог, особенно высоких технических категорий, а также в сложных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условиях наличие такого эффекта при его надлежащем техническом обосновании может оказаться более существенным с точки зрения работоспособности и транспортно-эксплуатационных качеств дорожной конструкции, чем получение единовременной экономии средств по другим из сопоставляемых вариантов.
Варианты возможного применения разделительных прослоек из геотекстильных материалов рассмотрим на следующих примерах.
На рис. 1 приведена схема устройства разделительной прослойки под насыпью на основании из глинистого (пылеватого) грунта с малой несущей способностью. Материал прослойки в этом случае укладывают поперечными полосами с перекрытием 30-50 см и выводят за пределы подошвы насыпи с запасом 0,5-1 м в каждую сторону. Сверху отсыпают слой песчаного грунта с коэффициентом фильтрации не менее 0,5 м/сут толщиной не менее 0,5 м. Поверхность слоя планируют под двускатный профиль с уклоном не менее 30%.
Разделительная прослойка в нижней части насыпи может быть устроена в виде обоймы (замкнутой или разомкнутой), когда концы полотен геотекстиля после устройства нижнего слоя заворачивают на его поверхность. При устройстве замкнутой обоймы концы полотна укладывают на поверхность слоя с перекрытием не менее 0,3 м и крепят к слою анкерами (рис. 2).
При устройстве разделительных прослоек в виде обойм в качестве материалов прослоек могут применяться как нетканые, так и тканые геотекстильные полотна.
Рис. 2. Устройство разделительной прослойки с замкнутой обоймой из тканого геотекстильного полотна (автомобильная дорога «Обход территории Национального парка «Беловежская пуща»)
Устройство разделительной прослойки
На рис. 3 приведена конструкция дорожной одежды с разделительной прослойкой из геотекстильного полотна, укладываемой под дренирующим слоем на глинистое грунтовое основание в выемках при строительстве автомобильной дороги «Юго- восточный обход г. Островец» с выходом на автомобильную дорогу М-7 Минск — Ошмяны — граница Литовcкой Республики. Поверхности грунтового основания придается двускатный профиль с поперечным уклоном 30%. Геотекстильная прослойка устраивается на всю ширину земляного полотна с выводом на откосы по 0,5 м с каждой стороны.
При выполнении опытно-технологических работ на данной дороге отрабатывали технологию устройства разделительной прослойки, укладываемой продольными и поперечными полосами. Для выполнения опытно-технологических работ было использовано полотно иглопробивное геотекстильное для транспортного строительства из полипропиленовых волокон термо-упрочненное III типа по стб 1104-98. Поверхностная плотность полотна составляла 370 г/м2, ширина — 530 см, длина полотна в рулоне — 120м.
Рис. 3. Дорожная конструкция с разделительной прослойкой из геотекстиля, укладываемой на глинистое грунтовое основание, в выемке: 1 — глинистый грунт основания; 2 — геотекстильная прослойка; 3 — песчаный дренирующий слой; 4 — обочина; 5 — основание дорожной одежды; 6 – покрытие
Перед устройством прослойки продольными полосами рулоны полотна раскладывали в линию по ширине земляного полотна перпендикулярно его оси таким образом, чтобы обеспечивалось перекрытие краевых частей смежных полотен геотекстиля не менее чем на 0,3 м и выпуск полотна на откосы по 0,5 м с каждой стороны (рис. 4).
После раскатки первых метров торцевую часть полотен закрепляли на поверхности грунтового основания металлическими скобами (рис. 5а). На откосах земляного полотна геотекстильное полотно крепили деревянными колышками, забиваемыми с шагом 1-2 м по краю полотен (рис. 56).
Укладку геотекстильной прослойки выполняли путем раскатки рулонов в продольном направлении относительно оси дороги. Раскатку рулонов и крепление полотен геотекстиля осуществляли вручную звеном из пяти дорожных рабочих. Отдельные по-лотна укладывали с перекрытием их краев, начиная раскатку рулонов от бровок земляного полотна по направлению к оси (рис. 8).
Дальнейшую раскатку рулонов выполняли с периодическим (через 10- 15 м) выравниванием полотна и небольшим продольным его натяжением, без образования складок. Крепление материала прослойки к грунтовому основанию по мере раскатки рулонов осуществляли деревянными колышками по линии перекрытия полотен через 3-5 м (рис. 8).
При проведении опытно-техноло- гических работ отрабатывалась также технология укладки прослойки геотекстильного полотна поперечными полосами (рис. 9). Работы выполнялись в следующей последовательности.
От полотна в рулоне отрезали куски, длина которых соответствовала ширине земляного полотна с запасом на выпуски полотна на откосы (по 0,5 м). Отрезок полотна складывали вдвое по его длине, оставляя открытой кромку геотекстильного полотна содной стороны шириной 0,3-0,4 м. Разложив материал перпендикулярно оси земляного полотна с перекрытием ранее уложенной полосы на 0,3 м, крепили уложенную полосу к грунтовому основанию деревянными колышками или металлическими скобами по линии перекрытия полотен, отгибали сложенную часть полотна в один слой и временно пригружали его по свободной кромке булыжниками или комьями глинистого грунта для того, чтобы исключить попадание воздушных масс под полотно и его поднятие над грунтовой поверхностью, а также предотвратить смещение полосы материала в результате сильных воздействий ветра.
Рис. 5. Закрепление полотен геотекстиля металлическими скобами на начальном участке полотна по ширине земляного полотна (а) и деревянными колышками на откосе (б)
Последующий кусок полотна геотекстиля укладывали с перекрытием предыдущего, величина перекрытия также составляла не менее 0,3 м.
Направление перекрытия полотен вдоль оси земляного полотна назначали с учетом направления движения грунтовой воды в дренирующем слое, то есть с учетом уклона продольного профиля дороги на опытном участке. Вода, движущаяся под уклон по прослойке, не должна попадать под нее и увлажнять глинистый грунт земляного полотна.
При сильном ветре укладку поперечных полос целесообразно вести путем раскатки рулонов в поперечном направлении с одновременным креплением полос к основанию колышками или скобами.
Крепление материала прослойки к грунтовому основанию при его поперечной раскладке также осуществляли по линиям перекрытия полотен деревянными колышками, забиваемыми в грунтовое основание с шагом 1,0-1,5 м. Данные операции по раскладке и креплению повторяли для каждой полосы материала, укладываемой в поперечном направлении.
Поперечную раскладку рекомендуется начинать с низовой стороны земляного полотна по продольному профилю.
Устройство песчаного дренирующего слоя
Для выполнения работ по устройству дренирующего слоя дорожной одежды по уложенной разделительной прослойке из геотекстильного полотна использовали следующий набор машин и механизмов:
• экскаватор с ковшом «обратная лопата» для погрузки песка из штабеля в автомобили-самосвалы;
автомобили-самосвалы для транспортировки песка к месту укладки в дренирующий слой;
• бульдозер для распределения (разравнивания) песка по геотекстильной прослойке;
• автогрейдер для окончательной планировки поверхности дренирующего слоя;
• вибрационный каток для уплотнения песчаного дренирующего слоя. Отсыпку на уложенную прослойку
песка вышележащего дренирующего слоя осуществляли по способу «от себя». Работы по отсыпке начинали с верхней точки продольного профиля на опытном участке.
Рис. 6. Продольная раскладка полотен геотекстиля с перекрытием и креплением их деревянными колышками
Рис. 7. Разделительная прослойка из геотекстиля, уложенная поперечными полосами
Рис. 8. Отсыпка песка дренирующего слоя на геотекстильную прослойку по способу «от себя»
Присыпали начальный участок прослойки по всей ее ширине песком дренирующего слоя, доставку которого из штабеля осуществляли автомобилями-самосвалами, выгружая его по краю уложенной прослойки.
Одновременно с отсыпкой производили распределение(разравнивание) материала поэтапно за несколько проходов бульдозера с последовательной срезкой и надвижкой доставленного материала на прослойку (рис. 8). Первоначально толщина отсыпаемого слоя песка в рыхлом состоянии составляла 0,20-0,25 м. Окончательную планировку слоя осуществляли автогрейдером.
Отсыпать дренирующий слой сразу на проектную толщину (40 см в плотном теле) и выполнять уплотнение слоя до проектной плотности не представлялось возможным, так как подачу песка дренирующего слоя выполняли по способу «от себя», а по неуплотненному слою невозможен был проезд груженых автомашин. Поэтому отсыпку песчаного дренирующего слоя производили в два этапа.
Уплотнение песка нижней части дренирующего слоя осуществляли вибрационным катком массой 15 тонн без включения вибратора (рис. 8). Работа катка с включенным вибратором велась только при окончательном уплотнении дренирующего слоя при отсыпке его на проектную толщину.
По мере отсыпки и разравнивания песка дренирующего слоя подачу материала из штабеля осуществляли автомобилями-самосвалами, которые заезжали задним ходом на отсыпанный слой и выгружали песок по его краю.
По результатам проведенных опытно-технологических работ можно сделать следующие выводы.
Укладку разделительных прослоек можно производить продольными и поперечными полосами. С целью экономии средств при продольной раскладке следует учитывать необходимую ширину полотна в рулоне исходя из требуемой величины перекрытия смежных полотен (не менее 0,3 м), их количества, ширины прослойки, величины выпусков полотна на откосы или за пределы земляного полотна. Продольная раскладка рекомендуется при устойчивом грунтовом основании. В этом случае крепление геотекстиля можно осуществлять деревянными колышками.
При укладке прослойки на основание из переувлажненного глинистого грунта укладку геотекстиля следует производить поперечными полосами с перекрытием смежных полотен на 0,3-0,5 м. В этом случае крепление полотен осуществляют ме-таллическими анкерами или скобами.
Разделительная прослойка должна укладываться с поперечным уклоном не менее 30%.
Для устройства прослоек используют нетканые геотекстильные полотна: обычные, термоупрочненные или термоскрепленные. Для устройства прослойки на неустойчивом грунтовом основании с образованием поверх вышележащего слоя замкнутой обоймы могут применяться и высокопрочные тканые геотекстильные полотна. При устройстве замкнутой или разомкнутой обоймы геотекстильный материал, выведенный за пределы подошвы укладываемого слоя на время его отсыпки и уплотнения, должен быть свернут в виде рулонов, которые должны храниться на сухом грунте и быть защищены от прямого солнечного облучения. В случае если они завернуты в материал, непроницаемый для ультрафиолетового излучения, необходимость в какой-либо защите
от солнечного света отпадает.
Перед отсыпкой грунта проверяют качество уложенной прослойки путем визуального осмотра и фиксации сплошности, величины перекрытия, качества стыковки полотен. Также визуально оценивают качество самого геотекстильного материала. По результатам осмотра составляют акт на скрытые работы, где приводят результаты осмотра, указывают данные о поставщике и характеристики материала, указанные в паспорте на партию или на этикетках рулонов, а также данные, полученные при приемке полотна (прежде всего массу 1 м2 и ширину полотна). В случае несоответствия фактических данных, приведенным в паспорте, на этикетке или общим требованиям производство работ следует приостановить и провести контрольные испытания образцов геотекстильного полотна.
Отсыпку на прослойку материала вышележащего слоя необходимо вести с таким расчетом, чтобы открытый геотекстильный материал находился под действием солнечного света не более 5 часов.
Отсыпку материала на разделительную прослойку ведут по способу «от себя» без заезда занятых на строительстве машин и механизмов на открытое полотно. Толщина отсыпаемого слоя в плотном теле должна быть при устройстве прослойки из геотекстильного материала на слабом основании не менее 20 см при разовом пропуске транспорта, на устойчивом основании — не менее 15 см.
Разравнивание отсыпаемого непосредственно на прослойку материала ведут бульдозером с последовательной срезкой и надвижкой его не менее чем за три прохода. Планировку поверхности уложенного слоя выполняют автогрейдером.
Уплотнение отсыпанного по прослойке слоя начинают легкими катками и выполняют от середины к краям насыпи. Окончательное уплотнение выполняют тяжелыми катками на пневматических шинах или вибрационными катками.
Источник: www.pretor-road.ru